众所周知,爱因斯坦是理论物理界不容置疑的“王者级”人物,按照王者的一般人设剧本,理应拿奖拿到手软。
然而许多人不知道,爱因斯坦终其一生,也只拿到了一次诺贝尔奖,就连现在被吹到爆的“相对论”,也没能为“王者”斩获此殊荣。
那么爱因斯坦是凭借什么拿到的诺奖呢?没错,就是这个不太为大众所熟知的——光电效应。
相信大家小时候都偷偷玩过家里的电灯,一开一关,只为一闪一闪的好玩,最终也难逃老爸老妈的暴力制裁;或者夏天走在阳光下,被太阳光刺的睁不开眼睛,大骂今天怎么这么晒?
那么你有没有想过,光,这个生活中无处不在的东西,到底是什么?
要讲光电效应,第一个要先说明的问题就是,光是什么?
一、光是什么?1.那个男人说了算
在人类从神话传说直到20世纪初的物理学发展中,对光的本质认知主要分为两个流派。
(1)粒子学说。认为光像沙子一样,也是由一颗颗的粒子构成的,一条光线照射出去,就是一排粒子排成一队,以很快的速度冲了出去。
(2)波动学说。认为光像一条彩带一样,抖来抖去,抖的快慢就决定了光的颜色,抖的幅度大小就决定了光的强度。
1704年,史诗级大BOSS——艾萨克牛顿,出版了他的《光学》一书。他从光的色散,薄膜透光,牛顿环,光的折射等方面将光解释为一种微粒。在那个年代,他就是无数粉丝心中绝对的实力派偶像,顿爷的话,就像真理一样刻在全世界每位粉丝的心中,科研工作者们都为微粒学说摇旗呐喊,之后的100年里,光的微粒说占据了科学界的主流。
2.双方开战:
主流也会慢慢随着时间而变化,在顿爷走后的时代里,又有数不清的年轻一辈对老一辈的观点和主张产生了质疑和探索,顿爷的“黑粉”势力也越来越大。对于光是波动还是粒子,新人们曾经在一段时间内打的不可开交。
光的波动学派与粒子学派进行的决定性战役应该是在1850年。双方都认为光在不同介质中传播速度并不一置,且意见相左,根据计算:
- 粒子学派认为密度越高的介质中光的传播速度越快。
- 波动学派认为密度越高的介质中光的传播速度越慢。
这样只要找到一个准确测量光速的方法,具体测量一下不同介质中光的传播速度,一切就都真相大白了。
1850年,法国人傅科使用旋转镜的方法准确测量到光的传播速度,具体原理限于篇幅这里就不多讲了。实验中测量到光在空气中的传播速度为 289000千米每秒,而光在水中的传播速度仅为225000千米每秒。在这一正面交锋中以光的波动学派全胜而告终。